畢業(yè)設(shè)計--基于315t的雕刻機模型控制系統(tǒng)設(shè)計

1、<p><b>　　2013屆畢業(yè)設(shè)計</b></p><p>　　題 目 基于315T的雕刻機模型控制系統(tǒng)設(shè)計 </p><p>　　學 院 自動化與電氣工程學院 </p><p>　　專 業(yè) 電氣工程及其自動化 &l

2、t;/p><p>　　班 級 　 </p><p>　　學 號 </p><p>　　學生姓名 </p><p>　　指導教師 x

3、x </p><p>　　完成日期 2013年5月20日 </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本論文是以三維雕刻機模型為基礎(chǔ)的，主要是利用西門子校企合作自動化實驗室的西門子300PLC和U320西門子伺服控制器，帶動三個S120的西門子伺服電

4、機在三維空間上協(xié)調(diào)工作達到目的。西門子S7-300PLC是SIEMENS公司生產(chǎn)的中型PLC，采用模塊式結(jié)構(gòu)，I/O點多，功能強，擴展性好，使用方便，既能用于單機控制，又能組成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，且能滿足工業(yè)自動控制領(lǐng)域的絕大多數(shù)控制要求。本實驗采用型號為CPU315T-2DP的西門子300PLC，這款CPU為技術(shù)功能型，工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用廣泛，結(jié)合控制單元CU320驅(qū)動器，控制S120三臺伺服電機，采用以太網(wǎng)和DP通訊模塊，完美地將PC、U320-S

5、120、S7-300、MM440組網(wǎng)通訊。通過硬件組態(tài)，軟件編寫，系統(tǒng)調(diào)試，使三臺伺服電機按一定的規(guī)律在三維（XYZ軸）空間上控制三個軸按程序的步進規(guī)律做運動，根據(jù)實驗要求完成預期的控制目標。</p><p>　　關(guān)鍵字：SIEMENS；CU320驅(qū)動器；S120伺服電機 </p><p><b>　　Abstract</b></p><p>

6、　　This paper is based on the three dimensional engraving machine model as the foundation, mainly using Siemens 300PLC Automation Laboratory of school-enterprise cooperation Siemens Siemens Siemens and U320 servo controll

7、er, servo motor to drive three S120 coordination in three-dimensional space to achieve the purpose of. Siemens S7-300PLC is SIEMENS company production of medium-sized PLC, using modular structure, I/O points, strong func

8、tion, good expansibility, convenient use, which can be used as</p><p>　　Keywords：SIEMENS；CU320 Driver；S120 Servo Motor</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b&

9、gt;</p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p>　　1.1 選題的背景和意義1</p><p>　　1.2 實驗控制任務(wù)和成果2</p><p><b>　　2 硬件組態(tài)3</b></p

10、><p>　　2.1 315T-CPU硬件介紹、電氣圖參數(shù)分配及組態(tài)3</p><p>　　2.1.1 315T-CPU硬件介紹3</p><p>　　2.1.2 電氣圖參數(shù)分配及組態(tài)參數(shù)分配3</p><p>　　2.1.3 硬件組態(tài)4</p><p>　　2.2 S120-U320的組態(tài)及參數(shù)設(shè)置

11、11</p><p>　　2.2.1 S120-U320結(jié)構(gòu)圖11</p><p>　　2.2.2 S120伺服電機介紹11</p><p>　　2.2.3 S120組態(tài)及參數(shù)設(shè)置12</p><p>　　3 “094”圖案雕刻的實驗設(shè)計過程20</p><p>　　3.1 STEP7編程軟件及重要程

12、序塊命令說明20</p><p>　　3.2 STEP7項目的生成過程23</p><p>　　3.3“094”圖案的編程24</p><p>　　3.3.1 “094”自動雕刻的控制期望24</p><p>　　3.3.2 編寫符號表24</p><p>　　3.3.3 “094”程序控制圖27&l

13、t;/p><p>　　3.3.4 雕刻“094”的主要程序28</p><p><b>　　4 結(jié)論31</b></p><p><b>　　致 謝32</b></p><p><b>　　參考文獻33</b></p><p><b>

14、;　　附錄34</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1 選題的背景和意義</p><p>　　如今隨著勞動力成本的不斷攀升，中國各個勞動密集型的制造型企業(yè)面臨一個非?，F(xiàn)實的問題，勞動力成本提升與原材料價格增加之間的矛盾。因此現(xiàn)在我們國內(nèi)的大部分制造型企業(yè)都在轉(zhuǎn)型，由勞動密集型向工業(yè)自動

15、化轉(zhuǎn)型。近幾年伺服控制系統(tǒng)在國內(nèi)發(fā)展迅速，以匯川為主的國產(chǎn)伺服驅(qū)動器在國內(nèi)外已小有起色，其他國產(chǎn)品牌的伺服控制系統(tǒng)也迅速發(fā)展起來了。在高精度的數(shù)控領(lǐng)域伺服電機已有一席之地。伺服系統(tǒng)在各種位置控制上也得到廣泛的應(yīng)用，如集裝箱的自動頂板線上的壓板工序，預處理飛剪，倒角機，自動側(cè)長等等都離不開伺服控制系統(tǒng)。西門子300/400PLC在工業(yè)自動化領(lǐng)域的應(yīng)用更是不言而喻的了?，F(xiàn)代工廠采用流水線自動化生產(chǎn)線作業(yè)必然要用到PLC，同時一整條流水線的P

16、LC，西門子品牌的是首選，模塊化中小型S7-300系列PLC適用于極其快速的過程處理或?qū)?shù)據(jù)處理能力有特別要求的中小型自動化控制系統(tǒng)。它具有高速的計算能力，完整的指令集，多點接口（MPI）和通過SINCE LAN的聯(lián)網(wǎng)能力；內(nèi)置功能，綜合的診斷能力，推出的口令保護，簡便的連接系統(tǒng)和無限的插入模塊組態(tài)，使系統(tǒng)組態(tài)處理更加方便；極快的指令處理速度，縮短了循環(huán)時間；高性能</p><p>　　如今工業(yè)自動化已經(jīng)成為一種

17、趨勢，高效率的、可靠的、安全的、能應(yīng)付復雜加工部件加工工序的控制平臺顯得尤為重要。這次實驗以實踐為主導，以應(yīng)用為目的，CPU315T-2DP是一款非常優(yōu)秀的西門子功能型的CPU，和三臺伺服電機的運動控制。通過本實驗主要是使我了解并掌握PLC程序的結(jié)構(gòu)化設(shè)計，西門子伺服電機的硬件的組態(tài)，MM440變頻器的使用，對伺服電機走通訊的把握，對PROFINET通訊網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，對PROFIBUS通訊的應(yīng)用，對西門子整一套設(shè)備的軟硬件的了解熟悉并掌握

18、。為以后步入工控這一行業(yè)打下基礎(chǔ)，對工業(yè)自動化控制系統(tǒng)有一個形象的了解。</p><p>　　1.2 實驗控制任務(wù)和成果</p><p>　　本次實驗的主要任務(wù)是用西門子校企合作實驗室里西門子315T-2DP系列PLC的軟硬件設(shè)備，結(jié)合U320驅(qū)動器和S120伺服電機，在KNT的實驗臺上實現(xiàn)三維（XYZ三軸聯(lián)動）的運動控制系統(tǒng)。現(xiàn)對本實驗設(shè)計最終目標做一下歸納：</p>&

19、lt;p>　　1、熟悉實驗設(shè)備的每個硬件，做到主要參數(shù)的熟悉和其工作的原理；看懂電氣原理圖，知道設(shè)備之間的主從關(guān)系控制與被控制的條理。</p><p>　　2、熟悉掌握STEP7的各個編程塊，如OB塊、FB功能塊、FC功能、DB數(shù)據(jù)塊等作用，熟練掌握基本的編程指令。</p><p>　　3、首先在STEP7中做好硬件組態(tài)，做好通訊，硬件組態(tài)主要由三部分組成，第一對于CPU的硬件組態(tài)，

20、第二對于伺服系統(tǒng)的硬件組態(tài)，第三對于MM440變頻器的硬件組態(tài)；然后對伺服控制臺做好軟硬件限位對即將要試驗的工件做好保護；最好編寫程序，調(diào)試運行。</p><p>　　4、在空白工件上，以雕刻“094”的圖案為目標，在STEP7內(nèi)編寫相應(yīng)的程序，下載到CPU上，反復進行調(diào)試，不斷修改，最終實現(xiàn)其目標。</p><p>　　實驗成果：通過程序的控制實現(xiàn)“094”的雕刻 ，還可以通過修改坐標參

21、數(shù)，實現(xiàn)其他數(shù)字，漢字，字母和圖案的雕刻。</p><p><b>　　2 硬件組態(tài)</b></p><p>　　2.1 315T-CPU硬件介紹、電氣圖參數(shù)分配及組態(tài)</p><p>　　2.1.1 315T-CPU硬件介紹</p><p>　　315T-CPU既可以完成開關(guān)邏輯量控制，模擬量控制，又可以獨立完成

22、運動控制，可以通過PROFINET和Profibus DP總線組成分布式的伺服控制系統(tǒng)，實現(xiàn)單軸到多軸的速度、位置控制，完成復雜的同步軸的運動控制任務(wù)，如電子齒輪，電子凸輪盤，實軸耦合連接虛擬軸運動，實軸間的電子耦合連接運動，電子凸輪開關(guān)輸出，印刷標記點修正等等。分布式的伺服控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了現(xiàn)場設(shè)備的靈活部署，大大減少了現(xiàn)場控制器和伺服驅(qū)動裝置間的大量接線。同時，現(xiàn)場總線的分布模式，提供了控制系統(tǒng)的最佳防護，讓接地、安裝及機柜整體設(shè)計的

23、過程變得更加簡單、方便。 您可設(shè)置的一個參數(shù)。</p><p>　　2.1.2 電氣圖參數(shù)分配及組態(tài)參數(shù)分配</p><p>　　在實驗臺導軌上，從左到右，對應(yīng)的模塊：</p><p><b>　　表1 模塊表</b></p><p>　　電源模塊PS307,他的訂貨號為 6ES7 307-1EA00-0AA0 輸入

24、交流電壓為 120－230 V，電流為5 A，直流電壓輸出24 V；</p><p>　　CPU315T-2DP模塊訂貨號為6ES7 315-6TH13-0AB0內(nèi)存為 256KB;掃描周期為 0.1MS; 通訊鏈接方式為MPI/DP和DP(DRIVE),通訊地址分配為PROFIBUS 2；</p><p>　　通訊模塊CP343訂貨號為6GK7 343-1GX30-0XE0,工業(yè)以太網(wǎng)接

25、口。</p><p>　　數(shù)字量DI/DO模塊訂貨號為6ES7 323-1BL00-0AA0，數(shù)字I/O均為32點，電壓為直流24V,電流為0.5A；</p><p>　　模擬量AI/AO模塊訂貨號為6ES7 334-0CE01-0AA0 模擬I/O為16點；</p><p>　　變頻器模塊訂貨號為6SE6400-1PB00-0AA0，MM440的變頻器；</

26、p><p>　　伺服控制系統(tǒng)模塊是SINAMICS U320 伺服驅(qū)動器。</p><p>　　2.1.3 硬件組態(tài)</p><p>　　打開Step7項目，點擊SIMATIC300后，在出現(xiàn)的圖表中，點擊Hardware，然后依次插入導軌，電源模塊，CPU模塊，通訊模塊，輸入輸出模塊，然后創(chuàng)建DP通訊網(wǎng)絡(luò)站點，分別把伺服控制系統(tǒng)和變頻器掛到上面去并設(shè)置好響應(yīng)的地址如

27、圖1示:</p><p><b>　　圖1 硬件組態(tài)圖</b></p><p>　　組態(tài)好硬件后點擊圖2中的在線網(wǎng)絡(luò)圖標，進行PG/PC等網(wǎng)絡(luò)拓撲組態(tài)如圖3示：</p><p>　　圖2 在線網(wǎng)絡(luò)圖標圖</p><p><b>　　圖3 網(wǎng)絡(luò)拓撲圖</b></p><p>　

28、　在這在線網(wǎng)絡(luò)中，如果要實現(xiàn)PC與S7-300的通信，必須在網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)中插入PG/PC模塊，并設(shè)置相應(yīng)的地址參數(shù)，如圖4示：</p><p><b>　　圖4 PG/PC圖</b></p><p>　　雙擊PG/PC圖標后，在屏幕右方將會出現(xiàn)PG/PC圖標，將其拖放到合適的位置，并雙擊此圖標出現(xiàn)如下圖5所示：</p><p>　　圖5 PG/

29、PC參數(shù)設(shè)置圖</p><p>　　選中Interfaces接著選中NEW，然后選中Industrial Ethernet ，點擊OK按鈕，如圖6所示。如圖7，再設(shè)置參數(shù)，將這個PG/PC的IP地址與自己現(xiàn)在使用的計算機地址一致，但要和PLC的以太網(wǎng)地址不同，MAC地址的設(shè)置“√”取消同時選中Ethernet（1）。</p><p><b>　　圖6 IP地址圖</b>

30、;</p><p><b>　　圖7 組態(tài)以太網(wǎng)</b></p><p>　　將Set MAC address的打鉤去掉，將IP address設(shè)置為192.168.0.2，這個的設(shè)置需要同計算機實際設(shè)置的TCP/IP 中的地址一樣，于是我們應(yīng)該打開設(shè)置TCP/IP的實際地址，使用下面的IP地址的選項 ，設(shè)置IP地址為192.168.0.2，再設(shè)置子網(wǎng)掩碼255.25

31、5.255.0。如圖8示：</p><p>　　圖8 電腦IP設(shè)置圖</p><p>　　只有做到前后的地址相同，才能通過以太網(wǎng)下載程序到S7-300，并且提供識別上來的IP通訊地址，選中Ethernet(1),點擊OK。以上幾點是我在一開始組態(tài)的時后出錯比較頻繁的，所以特別強調(diào)一下。</p><p>　　接著分配此PG的鏈接網(wǎng)卡路徑，選中Assignment，如圖

32、9示：</p><p>　　圖9 Assignment設(shè)置圖</p><p>　　單擊Assign 分配按鈕后，在Assigned中會出現(xiàn)一條原先組態(tài)的網(wǎng)絡(luò)，點擊OK按鈕，完成。如圖10所示，此時PG/PC已經(jīng)被掛在了Ethernet（1）網(wǎng)絡(luò)上了，表示計算機已經(jīng)連入了工業(yè)以太網(wǎng)中了。</p><p><b>　　圖10 組態(tài)完成圖</b>&l

33、t;/p><p>　　下一步就是保存并編譯點擊窗口左上端的按鈕，單擊OK 即完成整個網(wǎng)絡(luò)組態(tài)的工作了。</p><p>　　接下來我們就可以將硬件組態(tài)的信息下載到S7-300上去了，在此之前，我們?nèi)匀灰M行PG/PC的網(wǎng)卡設(shè)置，保證對應(yīng)本機的網(wǎng)卡，設(shè)置好后，我們點擊窗口左上角的下載按鈕，將出現(xiàn)以下如圖11，第一次下載的時候，我們要查看自己下載的地址，點擊View，如果出現(xiàn)多個IP地址，我們將選

34、擇CP343的地址,而不是HMI對應(yīng)的地址，然后點擊OK按鈕，進行下載，第一次下載伺服控制系統(tǒng)時間會不較長，一般時間在30分鐘左右。</p><p>　　圖11 硬件組態(tài)下載圖</p><p>　　注意在下載硬件組態(tài)是一定要注意在Technology塊中打“√”。</p><p>　　2.2 S120-U320的組態(tài)及參數(shù)設(shè)置</p><p&

35、gt;　　2.2.1 S120-U320結(jié)構(gòu)圖</p><p><b>　　圖12 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖</b></p><p>　　通過上圖可以看出伺服控制系統(tǒng)的組成包括：</p><p>　　控制單元CU320；整流單元；功率單元； 電機模塊； 24V直流電源； 端子排；電源濾波器；伺服電機絕對式編碼器；帶有Drive_CLIQ接口的通訊電纜；動力

36、線；上位機HMI。</p><p>　　2.2.2 S120伺服電機介紹</p><p>　　模塊化的伺服控制系統(tǒng)，能適用于控制要求精密的驅(qū)動任務(wù)。S120 伺服電機可以勝任工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域中的各種運動控制的驅(qū)動任務(wù)，其特有的模塊化設(shè)計，可解決要求極為嚴格的驅(qū)動任務(wù)。大量部件和功能相互之間的協(xié)調(diào)性，為用戶提供了組合使用的便利，以構(gòu)成最佳的方案。功能卓越的組態(tài)工具SIZER 使選型和驅(qū)動配置的

37、優(yōu)化計算變得易如反掌。豐富的電機型號組配使SINAMICS S120 的功能更加強大。不管是同步還是異步電機， SINAMICS S120 均能極為理想地予以支持。</p><p>　　多軸應(yīng)用驅(qū)動裝置。機械制造業(yè)中的單軸驅(qū)動趨勢不斷向前發(fā)展。今后，中央驅(qū)動裝置將會被電子協(xié)調(diào)式伺服驅(qū)動裝置所取代。為此將需要使用配有耦合式直流鏈路的驅(qū)動裝置，這樣就能以節(jié)省成本的方式，在制動軸和驅(qū)動軸之間實現(xiàn)能量交換。SINAMIC

38、S S120 擁有大功率范圍的電源供應(yīng)裝置和逆變器模塊，這些模塊的設(shè)計構(gòu)造型式適用于無縫集成，并且能以節(jié)省空間的方式實現(xiàn)多軸驅(qū)動配置。</p><p>　　配有中央控制單元的新型系統(tǒng)體系電子協(xié)調(diào)式單獨驅(qū)動裝置可共同解決您的驅(qū)動任務(wù)。控制器可使驅(qū)動裝置進行所需的協(xié)調(diào)運動。為此，必須在控制系統(tǒng)和所有驅(qū)動裝置之間進行周期性數(shù)據(jù)交換。迄今為止，這種數(shù)據(jù)交換必須通過一個現(xiàn)場總線實現(xiàn)，安裝和設(shè)計費用相應(yīng)較高。SINAMICS

39、 采用的是全新的方法：一個中央控制器對所有連接的軸進行驅(qū)動控制，并且還可在驅(qū)動裝置之間或者在軸之間實現(xiàn)工藝性互聯(lián)。由于所有必要的信息均在中央控制單元中，因此無需費時費力地進行傳輸。各軸的互聯(lián)可在一個控制單元內(nèi)實現(xiàn)，并且在STARTER 調(diào)試工具中簡單擊鼠標即可進行組態(tài)。SINAMICS S120 控制單元可單獨解決簡單的工藝任務(wù)。對于要求苛刻的數(shù)控或者運動控制任務(wù)，就要使用功能強大的SIMOTION D 模塊來代替。</p>

40、<p>　　DRIVE-CLiQ - 所有部件之間的數(shù)字式接口。SINAMICS S120 的所有部件，包括電機和編碼器，均通過共用的串行接口DRIVE-CLiQ 相互連接。統(tǒng)一的電纜和連接器技術(shù)規(guī)格可減少零件的多樣性和倉儲成本。對于其它廠商的電機或者改造應(yīng)用，可使用轉(zhuǎn)換模板 ( 傳感器模板)將常規(guī)編碼器信號轉(zhuǎn)換成DRIVE-CLiQ。</p><p>　　2.2.3 S120組態(tài)及參數(shù)設(shè)置<

41、;/p><p>　　待上一個項目下載到CPU完畢后，我們關(guān)閉硬件組態(tài)和網(wǎng)絡(luò)拓撲組態(tài)的畫面，接著打開S120的Commissioning,如下圖13示：</p><p><b>　　圖13 項目圖</b></p><p>　　打開后，我們首先要進行下載編譯，檢驗前述步驟是否會出錯。點擊圖14中的按鈕</p><p>　　圖14

42、 S120組態(tài)界面圖</p><p>　　這個過程需要一點時間，我們要時刻注意下方的錯誤提示，如果未出現(xiàn)錯誤，那在完成此任務(wù)后，會跳出圖15以下窗口，此時我們還要點擊“download”按鈕，用于讀取電機的參數(shù)。</p><p>　　圖15 電機參數(shù)讀取圖</p><p>　　然后接著我們要使整個S120恢復成出廠設(shè)置。按鈕做法如 圖16示：</p>

43、<p>　　圖16 恢復出廠設(shè)置圖</p><p>　　下一步我們要進行S120_CU320的自動組態(tài)，這樣比我們自定義組態(tài)要節(jié)省很多時間，同時我們即使我們要重新更改參數(shù)，那么點擊修改界面也是比較簡單的。自動組態(tài)如圖17示，點擊Automatic Configuration按鈕,然后點擊出現(xiàn)的Start按鈕。</p><p><b>　　圖17 自動組態(tài)圖</b&

44、gt;</p><p>　　自動組態(tài)后，S120就會把連接的驅(qū)動器參數(shù)讀上來，此時我們因為是三維控制，故有三個驅(qū)動的功率模塊，型號為SLM(智能型)，有三個電機。此時我們打開一個電機軸，如SERVO_02,我們要再次對電機的編碼方式，速度控制方式以及報文的參數(shù)進行設(shè)置和重讀確認。如圖18示：</p><p><b>　　圖18 參數(shù)確認圖</b></p>

45、<p>　　點擊后，我們在出現(xiàn)的設(shè)置中直接默認控制結(jié)構(gòu)（Control Structure）的設(shè)置，點擊NEXT繼續(xù)，在出現(xiàn)的電源模塊設(shè)置中，我們將電機名字改為“Motor_2”,方便對照與記憶。如圖19示:</p><p><b>　　圖19 電機組態(tài)圖</b></p><p>　　繼續(xù)點擊NEXT，將p0864使能端置”1” 如果這個不置位，那么電機是

46、不能啟動的。</p><p>　　接下來我們在電機軸的組態(tài)畫面將電機名稱改為Motor_2，與此前的相對應(yīng)，同時選擇“Motor with DRIVE-CLiQ,并且勾上重新讀電機參數(shù)的選項。如圖20示：</p><p>　　圖20 電機名稱修改圖</p><p>　　后面的兩項抱匝和編碼的選項是由S120根據(jù)實際配置讀上來的，故無需設(shè)置，點擊Next即可。關(guān)于報文

47、的選項，我們選擇105的項。如圖21示：</p><p><b>　　圖21 電機報文圖</b></p><p>　　此時我們完成了所有電機的參數(shù)設(shè)置，整個過程較煩?，F(xiàn)在我們即可點擊Finish按鈕即可，如果我們有任何想更改的，也可點擊返回按鈕再次設(shè)定。</p><p>　　接著我們要使S120置于在線模式，同時進行下載，出現(xiàn)如圖22示：<

48、;/p><p>　　圖22 電機參數(shù)下載圖</p><p>　　下載完成后，我們通過添加新的驅(qū)動模塊，再依次對其他二軸進行組態(tài)，組好后，我們打開SERVO_2的Control panel，如圖23示：</p><p>　　圖23 電機調(diào)試進入圖</p><p>　　打開控制面板后，我們即可見到如下圖24的控制畫面：</p><

49、p>　　圖24 電機調(diào)試界面</p><p>　　我們接著要進行申請控制權(quán)，將Enables使能，同時將電機軸的速度設(shè)置為100轉(zhuǎn)/分，同時按下綠色的“1“按鈕，電機即會啟動了。效果圖如圖25示：</p><p><b>　　圖25 電機調(diào)試圖</b></p><p>　　此時我們就可以觀察電機的轉(zhuǎn)速。我們也可以在控制面板上設(shè)置不同的速度

50、、方向的改變進行測試。關(guān)于其他兩個軸的組態(tài)幾乎和這個一樣，這里就不在累述，同時技術(shù)軸的組態(tài)跟此類似，無非就是要將組態(tài)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進行創(chuàng)建生成，放到S7項目中，作為系統(tǒng)數(shù)據(jù)來使用。我這里也就略述。</p><p>　　3 “094”圖案雕刻的實驗設(shè)計過程</p><p>　　3.1 STEP7編程軟件及重要程序塊命令說明</p><p>　　STEP7的所支持的編程

51、語言非常豐富，標準版地語言主要有梯形圖（LAD）、語句表(STL)、功能塊圖（FBD）3種基本編程語言，專業(yè)版還附加對順序功能圖（GRAPH）、結(jié)構(gòu)化控制語言（SCL）、圖形編程語言（HiGraph）、連續(xù)功能圖（CFC）等語言的支持，LAD（梯形圖）是一種圖形語言，比較形象直觀，容易掌握，是使用最多的編程語言。梯形圖與繼電器控制電路圖的表達方式極為相似，適合于熟悉繼電器控制電路的用戶使用，特別適用于數(shù)字量的邏輯控制，所以本實驗采用LA

52、D梯形圖語言編程。</p><p>　　首先我對Technology技術(shù)功能塊的幾個重要的程序塊進行解釋：</p><p>　　圖26中FB401是使能模塊,Axis是技術(shù)軸“1”代表軸1，, Enable是塊的使能上升沿觸發(fā)信號；Mode的控制方式有“0”、“1”、“2”、“3”、“4”、“5”分別表示默認系統(tǒng)設(shè)置、速度控制、使能電機模塊、停止電機模塊、模擬仿真、位置控制；Error是出

53、錯信號的標志位，當發(fā)生錯誤信號時“M10.1”被置“1”，這個主要用來報警信號；其他一些參數(shù)這里不做過多的解釋。</p><p>　　圖27中FB405是技術(shù)軸停止控制塊，只要Execute被置為“1”，技術(shù)軸“1”立即被要求停止，停止后Done將被置為“1”但不是永遠被置為“1”，所以Done的作用很大后面再做介紹。</p><p>　　圖26 使能模塊圖

54、 圖27 技術(shù)軸停止控制塊圖</p><p>　　圖28中FB402是復位控制塊，只要Execute被置為“1”，對應(yīng)的技術(shù)軸Axis即將被復位為一開始定義的初始位置初始值再重新開始。執(zhí)行完后，對應(yīng)的輸出端Done將被短暫的置為“1”。</p><p>　　圖29中FB410絕對位置控制塊，一旦”Execute”被置為“1”，對應(yīng)的技術(shù)軸，將按照寄存器給定的“Position”位置坐標，以

55、原先設(shè)定的“Velocity”速度值、“Acceleration”加速度值 、“Deceleration”減速度值，運行到寄存器設(shè)定的位置后，“Done”被置“1”。這主要用于自動程序運動控制。</p><p>　　圖28 復位控制模塊圖 圖29 絕對位置控制塊圖</p><p>　　圖30中FB414是速度控制塊，主要用于手動程序的控制，只要“Execute

56、”被置為“1”，對應(yīng)的技術(shù)軸將被激活，“Direction”方向控制信號，“1”表示電機正轉(zhuǎn)，“3”表示電機反轉(zhuǎn)，“#axis1_direct”是靜態(tài)局部變量改變他的值就可以改變電機的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)?！癡elocity“是速度值，通過改變寄存器的值從而來改變速度值使軸按照不同的速度做各種調(diào)速運動。</p><p>　　圖30 速度控制塊圖</p><p>　　3.2 STEP7項目的生成過

57、程 </p><p>　　用戶程序的一般創(chuàng)建過程如下圖示： </p><p><b>　　圖31 項目創(chuàng)建圖</b></p><p>　　如果要創(chuàng)建有幾百個輸入輸出點的項目，我建議先理清輸入輸出點所對應(yīng)的的含義，再分幾個塊來對其進行編寫程序，當然在編寫程序前應(yīng)先做好硬件，保證硬件沒有問題。</p><p>　　在硬件配置

58、中，可以自行定義和改變地址，還可以改變模塊的參數(shù)和屬性。例如，要操作多個變頻器，則必須重新分配各個變頻器的PROFIBUS 地址。</p><p>　　STEP7把用戶編寫的程序和程序所需要的數(shù)據(jù)放置在一個個塊中，使程序塊之間分工明確。利用塊與塊之間類似的子程序的調(diào)用，使用戶程序變得結(jié)構(gòu)化，可以理清程序組織結(jié)構(gòu)，減少程序掃描時間，使程序易于修改、查錯和調(diào)試，大大的優(yōu)化了程序。STEP7主要有OB組織塊、FB功能塊

59、、FC功能、SFB系統(tǒng)功能塊、SFC系統(tǒng)功能、DB數(shù)據(jù)塊等組成。</p><p>　　1、組織塊OB主要功能為操作系統(tǒng)與用戶程序的接口，決定用戶的程序，其啟動的順序由設(shè)定的優(yōu)先級決定。最重要的OB1是循環(huán)掃描的主程序塊，它的優(yōu)先級最低。其循環(huán)時間被監(jiān)控，即除OB90以外，其他所有的OB均可中斷OB1的執(zhí)行。以下兩個事件可導致操作系統(tǒng)調(diào)用OB1。</p><p>　　2、系統(tǒng)功能塊SFB集成

60、在CPU模塊中，通過SFB調(diào)用一些重要的系統(tǒng)功能，有存儲區(qū)。</p><p>　　3、系統(tǒng)功能SFC 集成在CPU模塊中，通過SFC調(diào)用一些重要的系統(tǒng)功能，無存儲區(qū)。</p><p>　　4、功能塊FB是用戶編寫的包含經(jīng)常使用的功能的子程序，有存儲區(qū)。</p><p>　　5、功能FC是用戶編寫的包含經(jīng)常使用的功能的子程序，無存儲區(qū)。</p><

61、p>　　6、背景數(shù)據(jù)塊DI是調(diào)用FB和SFB時用于傳遞參數(shù)的數(shù)據(jù)塊，在編譯過程中自動生成數(shù)據(jù)。</p><p>　　7、共享數(shù)據(jù)塊（DB）存儲用戶的數(shù)據(jù)區(qū)域，供所有的塊共享。</p><p>　　其中我們實驗中將大量運用到FB和FC模塊，其中FC模塊主要用于手動模塊子程序和自動模塊子程序的編寫，F(xiàn)B模塊則主要用于控制電機的啟動，停止，運動速度和運行方式等，在OB1中直接編程。<

62、/p><p>　　3.3“094”圖案的編程</p><p>　　3.3.1 “094”自動雕刻的控制期望</p><p>　　1、在OB1主循環(huán)塊中編寫總的控制程序任務(wù)，調(diào)用FC1，F(xiàn)C2，F(xiàn)C3,FC4，原點回歸等塊。MM440變頻器的控制字與速度的給定。</p><p>　　2、在FC1塊中對本實驗所涉及到的輸入點進行編寫，將“I”應(yīng)的點全

63、部用寄存器“M”替代。</p><p>　　3、在FC2中對輸出點進行編寫。</p><p>　　4、在FC3中對手動控制程序進行編寫。</p><p>　　5、在FC4中對自動程序進行編寫。</p><p>　　6、在FC4中再調(diào)用“094”的程序塊。</p><p>　　7、在“094”的程序塊中再對構(gòu)成“094”

64、的筆畫程序塊進行調(diào)用。</p><p>　　3.3.2 編寫符號表</p><p><b>　　表2 符號表 </b></p><p>　　3.3.3 “094”程序控制圖</p><p>　　“094”程序控制圖如下：</p><p>　　圖32 “094”程序控制圖</p>

65、<p>　　3.3.4 雕刻“094”的主要程序</p><p>　　根據(jù)控制要求,控制程序（見附錄1）</p><p><b>　　4 結(jié)論</b></p><p>　　在整個實驗過程中，面對功能強大的CPU315T-2DP、全新的CU320的S120伺服控制系統(tǒng)，有那么多的CPU和伺服驅(qū)動系統(tǒng)的指示燈，顯示當前的整個三維系統(tǒng)的

66、運行狀況，特別是伺服控制系統(tǒng)的硬件組態(tài)和網(wǎng)絡(luò)通訊這一塊，在以前的PLC實驗室里只是接觸到CPU312系列的模塊，再就是I/O模擬量輸入輸出模塊，其實這個只是很小的一部分，充其量只是使用一些輸入輸出來模擬現(xiàn)場的實際動作，與真正的PLC在工業(yè)自動化的運用中相比，它不僅要真正實現(xiàn)對這個工藝過程的控制與監(jiān)控，還要啟動大型動力設(shè)備，如伺服電機，三相交流異步電機，這就必須要有相應(yīng)的驅(qū)動模塊，電源模塊，以及可靠的控制模塊，這里U320-S120就顯示

67、出了它不可替代的作用。</p><p>　　這里我首先要說說我是如何解決我在本次畢業(yè)設(shè)計碰到的一些難題，我覺得這才是我學到的我的東西，這種通過自己上網(wǎng)搜索資料和自己學習專研后掌握的知識和理解西門子運動控制系統(tǒng)產(chǎn)品的整個思維模式會使我變得更加適于從事自動化控制方面的工作。開始的時候我碰到問題總喜歡問我的同學二東，問多了估計他們也覺得我有點煩，所以他建議我去西門子的官方網(wǎng)站去下載這個方面的一些技術(shù)資料來看。每當自己碰

68、到硬件組態(tài)出錯，網(wǎng)絡(luò)組態(tài)也有錯誤，伺服電機的技術(shù)軸配的有錯誤，伺服電機就是轉(zhuǎn)不起來，經(jīng)過看資料之后，就想明白了。于是我開始非常認真的看S7-300和Technology的技術(shù)手冊來，開始試著回憶自己以前學過的專業(yè)英語詞匯來理解那些專業(yè)名詞的真正意思，，居然一點一點地看懂了，于是就有百度有道詞典來進行翻譯著看看！特別是當我看懂了一個運動模塊的意思，然后將它放進程序去調(diào)試，原來其運動完全如手冊那樣。這種當時的興奮心情是無法用語言來形容的，不

69、用當初花那么的時間自己苦想。也許這個獨立學習的過程，讓我有了自己的學習方法，從而使我有了真正的成長。</p><p>　　在這次實驗中，我解決了以下問題：</p><p>　　1、在硬件組態(tài)過程中，必須按照硬件來接，哪里接什么都需要跟硬件相配合，不能想當然，而且硬件接好之后要經(jīng)過反復的檢查，千萬不要因為沒打?qū)μ柖鴮е略贌?0多分鐘程序。</p><p>　　2、在下

70、載通訊之前，必須設(shè)置好本機通訊IP地址，如果這個通訊被占用，或是端口設(shè)置不正確，也是不能進行下載的。</p><p>　　3、對于S120的組態(tài)，必須細心來，要在在線的模式中，設(shè)置好技術(shù)軸的各類參數(shù)，做好硬件和軟件限位。</p><p>　　4、在OB1的編程過程中，可以在功能塊FC中編程子程序，通過反復調(diào)用，不但可以簡化程序，也可以提高CPU的執(zhí)行效率。</p><p

71、>　　5、三軸聯(lián)動的控制，通過結(jié)構(gòu)化的程序編寫使其完美的組合在一起，完成我預期要達到的目標。</p><p>　　6、雖然初步實現(xiàn)了這個我需要的功能，但是在同步軸的運用和凸輪的應(yīng)用還有所欠缺，需要我不斷的學習探索。 </p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　在這次畢業(yè)設(shè)計中，我特別要感謝xx老師為我提供一個良好的

72、環(huán)境，一個平臺，尤其我在中集實習期間，給予了我很大的自由時間。當我22號回來，xx老師馬上安排我進實驗室，讓我有了一個全面接觸實驗室建設(shè)的寶貴機會，同時xx老師在百忙之中具體指導我實驗過程，給了我整個實驗任務(wù)的整個過程的資料，這些在我做實驗當中是非常重要的，真是萬分感謝xx老師。</p><p>　　同時，由于我院的SIMATIC實驗室用的人不多，在我同學二東的幫助下，我們互相討論，學會了大量的關(guān)于硬件接線控制的

73、方式和軟件組態(tài)通訊的方式，這些是在他幫助下完成的，他的良好的學習習慣對我收益很大，同時這些也是在書本上學不到的最寶貴的東西，特別是他做事的態(tài)度上讓我深深感覺到自己的全面不足，謝謝他！</p><p>　　總之，在整個過程中，我查閱了大量的關(guān)于西門子的技術(shù)資料，對STEP7有了進一步的理解，我再次衷心感謝在此之中給我?guī)椭膞x老師以及其他幫助過我解決問題的老師和同學，是你們讓我成為了一個合格的畢業(yè)生！</p&

74、gt;<p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 蘇昆哲,何 華. 深入淺出S7-300PLC[M] 北京航空航天大學出版社,2004 </p><p>　　[2] 陽勝峰，吳志敏 圖解西門子S7-300/400PLC編程技術(shù)[] 中國電力出版社，2010 </p><p&

75、gt;　　[3] 劉 鍇,周 海. 深入淺出WINCC V6[M] 北京航空航天大學出版社,2004 </p><p>　　[4] 柴瑞娟，孫承志，孫書芳，陳海霞，熊田忠，任慶海.西門子PLC高級培訓教程[M]</p><p>　　人民郵政出版社，2010 </p><p>　　[5] 李方園.西門子S7系列PLC電氣控制精解[M] 化學工業(yè)出版社，201

76、0</p><p>　　[6] 胡建. 西門子S7-300/400PLC工程應(yīng)用 北京航空航天大學出版社,2004 </p><p>　　[7] 汪小澄，袁立宏，張世榮.可編程序控制器運動控制技術(shù)[M] 機械工業(yè)出版社</p><p>　　[9] 宋建成. 可編程序控制器原理與應(yīng)用[M] 科學出版社， 2004</p>&

77、lt;p>　　[10] 廖常初. S7-300/400PLC 應(yīng)用技術(shù)[M] 機械工業(yè)出版社， 2008</p><p>　　[11] Lozano，R.(Rogelio),.Adaptive control systems [M].Fresno:Witerwoof lne.,1999</p><p>　　[12] Bolton,W.Newnes.Programmable

78、Logic Controllers[M].Newnes,2009,8.</p><p><b>　　附錄 主要程序</b></p><p><b>　　OB1組織塊程序：</b></p><p><b>　　FC3塊自動程序：</b></p><p><b>　　FC